Conseil Scientifique LPNHE D Ø LPNHE Run IIa  Run IIb État du Tevatron et du détecteur D0 Bref rappel des activités du groupe Bref rappel des resultats.

Présentation au sujet: "Conseil Scientifique LPNHE D Ø LPNHE Run IIa  Run IIb État du Tevatron et du détecteur D0 Bref rappel des activités du groupe Bref rappel des resultats."— Transcription de la présentation:

1 Conseil Scientifique LPNHE D Ø LPNHE Run IIa  Run IIb État du Tevatron et du détecteur D0 Bref rappel des activités du groupe Bref rappel des resultats en physique Top et Higgs Luminosités attendues au Run II Étapes de Physique du Run IIb Notre participation au Run IIb

2 Le Tevatron Since last Moriond: improvement in reliability / operating efficiency:  in stores ~120 hours/week Typical ratio of “recorded” to “delivered” luminosity is 80%-90% So far both exper. recorded ~0.8 fb -1 Results presented on ~0.2-0.3 fb -1 Upgrades for Run II: 2001-2009  10% energy increase: 30% higher  top  integrated luminosity increase: x50 Plan (build higher antiproton stacks!) - Increase # of protons on antiproton target - Optimization of transfers, improved optics/helices - Increase p stacking/storing (mixed mode/e-cool) - Upgrade Tevatron for higher bunch intensities 82.32.5 Interactions/ crossing 396 3500 Bunch crossing (ns) 50173  Ldt (pb -1 /week) 3  10 32 9  10 31 1.6  10 30 Typical L (cm -2 s -1 ) 1.96 1.8  s (TeV) 36  36 6  6 Bunches in Turn Run IIbRun IIaRun I Run I  Run IIa  Run IIb 0.1 fb -1 1.2 fb -1 8 fb -1

3 Performances du Tevatron (Run II) 2004 : above Design ! 2005 : so far along Design 2004 2003 2002 Design for 2005 Base for 2005 Peak luminosity is above 1. 10 32 cm -2 sec -1 Total ~0.7 fb -1 delivered in Run II 1. 10 32 cm -2 sec -1 0.8 fb -1

4 Previsions a` long terme Currently expecting delivered luminosity to each experiment  4 - 8 fb -1 by the end of 2009 Today Increase in number of antiprotons  key for higher luminosity Expected peak luminosity  3. 10 32 cm -2 sec -1 by 2007

5 LAr/U Calorimeter, fine-grained, hermetic New trackers  Silicon microVTX,  Central Tracker (Scint Fibers) 2T superconducting solenoid Pre-shower detectors Upgraded muon detectors Faster readout electronics New trigger & DAQ Total of 800,000 Silicon channels 80,000 channels in the Central Fiber Tracker L’Expérience DØ au Run II 55000 Calorimeter cells

6 La Collaboration D Ø 19 pays Europe (8), Asie(4) et Amérique du Nord, Centrale et du Sud 86 institutions & laboratoires 36 US 50 non-US dont 7 In2p3 544 physiciens dont 56* In2p3 * auteurs papiers RunII

7 Expérience DØ au LPNHE Le groupe du LPNHE a rejoint l’expérience D0 le 1/1/98, avec le LAL, le CPPM et l’ISN Grenoble, rejoints plus tard par l’IPNL et l’IReS, avec comme engagement de travailler sur le calorimètre et en proposant d’étudier la physique du top et la recherche du Higgs (préparation à la physique du LHC). Composition du groupe: B. Andrieu U. Bassler (habilitation en 2003) G. Bernardi S. Trincaz-Duvoid L. Sonnenschein (visitieur 2005-) E. Busato (thèse 2002-2005) J.-R. Vlimant (thèse 2002-2005) ITA (jusqu’en 2001) P. Bailly, J.F. Huppert, E. Lebreton, H. Lebbolo, A. Vallereau Anciens membres du groupe F. Machefert (ATER 2000  CNRS) F. Fleuret (habilitation en 2001) B. Olivier (thèse en 2001) S. Beauceron(thèse en 2004) T. Kurca (visiteur 2001-2002) Renforcement souhaité cette année

8 Axes de Travail En bon accord avec les engagements pris en 1998 Calorimètre – Calibration On-line –“Commissionning” – Suivi du Calo Algorithmes – CALGO: calorimeter algorithms and objects – Jets-ID – Missing E T – EM-ID Groupes de Physique –(SUSY) –Top –Higgs In2p3: New Phenomena, Top, Higgs Saclay: Electroweak, Higgs, Top, QCD

9 Calorimetry (Calgo) U. Bassler J. Stark Muon G. Hesketh R. Stroehmer Tracking (M. Hildreth) F. Rizatdinova Software Algorithms L. Duflot M. Hildreth (Deputy) SMT / CFT Global Tracking Vertexing Calibration: (J. Stark), M. Verzocchi CAL/ICD: (U. Bassler), (J. Stark) CPS: A. Magerkurth FPS: A. Patwa EM ID: J. Hays, C. Schwanenberger  ID: Y. Maravin  ID: D. Chakraborty, S. Protopopescu Jet ID: B. Andrieu, A. Harel E-flow: A. Goussiou, A. Schwartzmann ME T ID: S. Trincaz, P. Verdier PDT / MDT / MSC / A   ID Spokespersons G. Blazey T. Wyatt Trigger Silicon Layer O Online L3/DAQ Trigger Subdetectors Run IIb Upgrade V. O’Dell R. Lipton (deputy) DAQ/Online Installation Production Run Coordinator B. Lee T. Yasuda (deputy) Online Monitoring Analysis Data Quality T. Diehl M. Sanders (deputy) Technical Integration Coordinators G. Ginther Computing and Core Software G. Brooijmans Special Projects G. Gutierrez Subdetectors Physics Coordinator J. Qian G. Landsberg (deputy) b tagging H. Greenlee G. Watts Luminosity B. Casey L. Mundim Common Samples F. Déliot R. Hauser B Physics G. Borissov R. Van Kooten Higgs G. Bernardi S. Choi New Phenomena V. Büscher J.-F. Grivaz QCD D. Alton M. Wobisch Top A. Juste C. Tully Electroweak D. Denisov I. Iashvili Editorial Boards Jet Energy Scale N. Parua C. Royon Trigger Board Chair: I. Bertram Speakers Bureau Chair: N. Hadley Advisory Council Chair: L. Duflot Institutional Board Chair: P. Petroff Outreach and Public Tour Area G. Snow D. Lincoln

10 Infrastructure pour la calibration PROCEDURE DE CALIBRATION : 2-3 fois/semaine détermination des piedestaux:  ped ,  détermination des constantes de calibration: gain1, gain8 ONLINE DATABASE: constants ordonnées par crate#, card#, channel # OFFLINE DATABASE: format optimisé pour la reconstruction après validation copy RECONSTRUCTION: 0-suppression intercalibration des canaux et des gains constantes mises à jour L3: “golden sample ” TRIGGER: pas de calibration ADC: 0-suppression constantes mises à jour

11 Qualite’ des donne’es  MET-x,Met-y Missing E T computed w/o CH (=Coarse Hadronic) and with CH one entry/file  New prescription for Missing E T

12 Algorithmes calorimétriques: T42 But: Améliorer le rapport signal sur bruit du calorimètre, en supprimant les cellules d’énergie négatives et les cellules isolées ayant une faible énergie  amélioration de l'énergie transverse manquante  reconstruction des jets, e/  a basse énergie  Utilise’ maintenant pour toutes les donnees de D0

13 mean = 0.43 mean = 2.22 Principe de l’algorithme de cône : - on place des « cônes initiaux » - on recalcule leurs positions jusqu’à ce qu’elle soit stable Si on ne considère pas les cônes initiaux construits autour de tours dont l’énergie est principalement dans les couches hadroniques grossières, on rejète des jets de bruit (en vert) Reconstruction des jets

14 Calibration du calorimetre amelioration de la calibration electronique: corrections des non-linearites et des gains a 0.75% pour E>3.5GeV et a 2% pour E=2GeV implementation de l’intercalibration en   amelioration de 15% sur la resolution du Z

15 Reconstruction: pre’paration p17 utilisation des detecteurs de pied de gerbes  implementation des bases de donnees de calibration verification de la simulation au niveau GEANT implementation d’un algorithme traces/calorimetre bad cell fixing toutes les données RunIIa seront reconstruites avec la version p17 utilise’e aussi pour le niveau 3 et la simulation première estimation des effets avec “fix pass 2” des données utilisees dans les analyses de cet hiver

16 La physique du Top et du Higgs au Run II Premières mesures pour le Run II sur le Top Section efficace de production ttbar à sqrt(s)=1.96 TeV; U. Bassler, thèse de J.R. Vlimant  2005 Recherche de production électrofaible du Top B. Andrieu, thèse de E. Busato  2005 Recherche du boson de Higgs Canal WH  l b b Premiere Limite au Tevatron (Phys. Rev. Letters) G.Bernardi, thèse de S. Beauceron  2004 DØ CDF

17 Production de paires t t canal lepton+jets High pt lepton Large missing transverse energy At least four jets ~480pb -1 delivered between Aug02 and Aug04 t b lepton (,e) tau → lepton decays are included. b W t W BR(e+jets) = 17.1% Cross section theoretical prediction 6.77 ± 0.42 pb 6.5 % error on luminosity

18 Bruit de Fond Physics background –W(lu)+jets, Z(ll)+jets (small contribution) ➔ Topological discrimination Instrumental –Mismeasurement of missing energy or non W decay neutrinos ➔  (lepton,MET) cut –QCD multijets with a jet faking a lepton Electromagnetic jets fake electrons Non reconstructed b-jets with semileptonic b-decay ➔ Tight cut on the lepton ➔ Matrix method and topological discrimination

19 Echantillons apres pre-selection Muon channel Electron channel Agreement in estimation of number of signal+W Not the same source of QCD background, estimated QCD contribution is different Electron channel 261 loose, 125 tight Muon channel 207 loose, 109 tight

20 Extraction du Signal Principle Disentangle signal and background on event topology criteria. Build a discriminant variable on 6 topological variables and fit signal, W and QCD templates to data distribution, taking matrix method estimation into account. Topological variables Only jets –Centrality = H T /H : top event are more central –Sphericity : decay chain of top event are spherical –H T : larger for top event Jets and electron –Aplanarity :decay chain of top event are not planar –dphi(lepton,MET) :W polarisation in top decay, lepton ⊥ MET –K Tmin` : min jet p T relative to closest jet

21 Variables Topologiques Transform to less statitical sensitive variable ln(H T ), exp(-11A),... Fit ln(S/B) = ln(ttbar/W) muon+jets channel plots shown on this slide Event by event, calculate the value of the discriminant variable

22 Section Efficace Electron channel Muon channel

23 Production de ‘ Single ’ Top 1) 2) 3) 4) 1) et 2): Fusion W-parton : Processus dominant 3) Production t W 4) Production t b en voie s : Important au Tevatron, difficile au LHC Signal: un ou deux b-jets énergétiques une désintégration de W q W q t b b Signal : W+b+q (Au LHC: 244 pb) (Au LHC: 10 pb) Canal W-g Voie s – W *

24 Single-top:distributions apres b-tagging(260 pb -1 )

25 Coupure Finale, apres b-tagging

26 Limites sur la Production de Single-Top

27 Limite Single-top en voie s

28 Higgs: Production et desintegration Production cross section  in the 1.0-0.1 pb range for gg  H  in the 0.2-0.02 pb range for associated vector boson production Dominant Decays  bb for M H < 135 GeV  WW * for M H > 135 GeV Search strategy: M H <135 GeV associated production WH and ZH with H  bb decay Backgrounds: top, Wbb, Zbb… M H >135 GeV gg  H production with decay to WW * Backgrounds: electroweak WW production… Production Decays m H (GeV/c 2 ) Excluded

29 Limites sur la masse du Higgs  direct searches at LEP M H >114 GeV at 95% C.L.  precision EW fits (winter 2005) M H = 126 +73 -48 GeV M H  280 GeV @ 95% C.L.  Light Higgs favored Tevatron provides: Precision measurements of m top & M w and Direct searches:  SM Higgs  non-SM Higgs LEP

30 174pb -1 sample with one electron and (dominant backgd for WH)  2540 evts (2580  630 expected) Compared to ALPGEN, PYTHIA showering, and full detector simulation. Normalized to NLO x-section (MCFM for W+jets) Electron: p T > 20 GeV, |  |<1.1 Missing E T > 25 GeV 2 Jets: p T > 20 GeV/c, |  |<2.5 Recherche de Production Wbb   1 tag: 76 evts (72.6  20 exp.) Data well described by simulation Total experimental syst. Error ~15 %

31 Vertex view of a low mass candidate 3 views of a high dijet mass (220 GeV) Wbb (WH) candidate dijet mass (48 GeV) E T miss Clean Events! Mass Reconstruction? E T miss electron b-tags

32 6 evts (4.4  1.17 expected) 95% CL upper limit of 6.6 pb on production for b with p T b > 20 GeV and >0.75 Mass window (+-25 GeV) around Higgs Mass  0 events,1.07 bckgd  95% CL upper limit on WH production of 9.0 - 12.2 pb for Higgs masses of 105-135 GeV Published Run II limit better than Run I  detector improvements Accepted in PRL - hep-ex/0410062 Wbb / WH

33 Le futur du Higgs au Tevatron Updated in 2003 in the low Higgs mass region W(Z)H  l (,ll)bb to include  better detector understanding  optimization of analysis Sensitivity in the mass region above LEP limit starts at ~2 fb -1 Meanwhile  optimizing analysis techniques  understanding detectors better  searching for non-SM Higgs with higher production cross sections or enhanced branching into modes with lower backgrounds LEP Tevatron Ldt (fb -1)

34 Upgrade Run IIb Le détecteur actuel a été conçu pour ~2fb -1 et 2  10 32 cm -2 s -1 Le but est d’atteindre 3  10 32 cm -2 s -1 et d’accumuler ~8 fb -1 avant 2009 –dépasse la tolérance en radiations du détecteur de Silicium actuel –les luminosités instantanées plus élevées nécessaires (~ 3  10 32 cm -2 s -1 ) impliquent une amélioration du trigger Ajout d’un layer 0 pour le détecteur de Silicium avec une version plus résistante à la radiation: améliorer la résolution du paramètre d’impact (étiquetage des b) maintenir une bonne reconnaissance des traces à |  | < 2 Amélioration du Trigger déplacer les fonctionnalités plus en amont et augmenter les capacités générales du niveau L1 – maintenir les taux, temps morts - clustering des tours du calorimètre & filtrage digital - améliorer le trigger sur les traces pour faire face aux taux d’occupation plus élevés -combinaison des clusters du calorimètre avec des traces adapter les trigger des niveaux L2, L3 et l’acquisition en ligne

35 Étapes du programme de Physique du Run II (a) Mesure de la section eff. de production du Top a 2 TeV (avec b-tagging) Amélioration de la précision sur la masse du Top (  ±4-5 GeV ) Recherche de SUSY au delà du Run I (lumi et effet de seuil: 30-40%) Recherche du SUSY Higgs @ grand tan ß Mesure de la section efficace W bb Mesure de la masse du Top: ± 3 GeV et de la masse du W: ± 25 MeV Première observation de la production électrofaible du Top (et x-sec) Exclusion directe de m Higgs = 115 GeV @ 95% (ou faible evidence) Avancées dans les recherches de SUSY et SUSY Higgs Recherche des dimensions supplémentaires à l’ échelle de 2 TeV 200 pb -1 : Début 2004 2 fb -1 : fin 2006

36 Étapes du programme de Physique du Run II (b) Observation possible (3  ) du Higgs SM @ m Higgs = 115 GeV Sinon exclusion du Higgs Standard entre 115 et 130 GeV et entre 155 et 170 GeV Exclusion quasi totale du Higgs SUSY (!) Tests poussés des modèles supersymétriques minimaux Mesures améliorées de m Top et m W  contrainte indirecte forte sur m Higgs Séparation voie s et voie t dans le single Top, compétitif avec le LHC 5 fb -1 : 2007 - 2008 Observation possible (5  ) du Higgs SM @ mH = 115 GeV Observation possible (3  ) du Higgs SM @ mH = 120-135, 150-175 GeV Précision maximale au Tevatron pour le Top, le W et la physique du B Si non observation: Exclusion à 95% CL du Higgs entre 115 et 180 GeV Recherches extensives en supersymétrie 8 fb -1 : 2009 - 2010

37 Projet Scientifique du Groupe (2003) DØ – Paris souhaite continuer sur le Run II jusqu'à une luminosité d'au moins 5 fb -1 afin d'arriver à des conclusions significatives sur le programme de physique engagé actuellement (Top et Higgs) Les thèses en cours devant toutes être terminées en 2005, une deuxième série de thèses sera lancée pour exploiter pleinement les données accumulées correspondant à cette luminosité, thèses qui se termineront autour de 2008. Le groupe sera donc fortement engagé sur DØ au moins jusqu' à cette date. Au delà de 2008, l'intensité de la participation du groupe à D0 dépendra des résultats obtenus et des performances du Tevatron. Certains membres du groupe souhaitent profiter de l'expertise acquise dans D0, à la fois sur la qualification du calorimètre et sur l'analyse de la physique pp pour aider à la mise en route d'ATLAS au niveau du détecteur et des analyses de physique à partir de 2006. Perspectives 2005: Pas de grands changements, si ce n’est que: - Les predictions de Lumi sont plus solides qu’en 2003 - Nous completerons le programme de Physique du Top sur l’integralite’ du Run IIa (1 fb -1) - Notre programme de physique du Run IIb sera focalise’ sur le Higgs